Academic literature on the topic 'Spectromètre RQN'

La Résonance quadrupolaire Nucléaire (RQN) est une technique de spectroscopie radio fréquence très utile pour l'identification non invasive et l'analyse de produits chimiques. Cependant cette technique souffre de plusieurs problèmes, notamment de la faible sensibilité et pose beaucoup de défis quand à la conception de l'instrumentation RQN. Afin de relever ces défis techniques et d'améliorer davantage les performances, nous proposons de développer ici, une nouvelle approche qui consiste en la numérisation et l'optimisation de l'architecture électronique en vue d'améliorer la sensibilité. Ainsi, j'ai réalisé dans le cadre de cette thèse, la conception, la vérification fonctionnelle ainsi que la validation expérimentale d'un spectromètre RQN à base d'un SoC-FPGA où l'essentiel de la fonctionnalité matérielle et logicielle est intégré sur une seule puce. Les modules que j'ai conçus et intégrés sur le SoC-FPGA sont: un générateur d'impulsions haute résolution, un module d'acquisition entièrement numérique avec un traitement de signal temps réel et FID stocké sur mémoire externe DDR, un module d'émission numérique entièrement contrôlé et un module de débogage. En plus de la partie logique programmable, j'ai développé et intégré sur le processeur embarqué du SoC-FPGA deux applications Linux pour piloter le spectromètre. La conception de cette architecture, numérique et optimisée, a permis ainsi de se doter d'un nouveau spectromètre de performances et de fonctionnalités remarquables par rapport à l'état de l'art et par rapport aux spectromètres portables commerciaux. La miniaturisation et la numérisation ont permis aussi de réaliser la compacité du système et ainsi d'ouvrir la porte à de nouvelles applications industrielles. En plus, la réalisation de cette nouvelle architecture à base de SoC-FPGA, a apporté une amélioration de la sensibilité grâce à une meilleure immunité aux bruits et à une chaîne d'acquisition entièrement numérique avec un traitement de signal performant. Le spectromètre réalisé a été testé avec succès sur plusieurs échantillons de référence ainsi que sur des échantillons à applications pharmaceutiques tels que le paracétamol et le nitroprussiate de sodium
Nuclear Quadrupolar Resonance (NQR) is a radio frequency spectroscopy technique that is very useful for non-invasive identification and analysis of chemical products. However, it suffers from low sensitivity which makes its instrumentation very challenging. In order to tackle these challenges and enhance the performances, especially sensitivity,we present in this thesis a solution which consists in a SoC-FPGA based compact spectrometer, where all the major digital hardware and software modules are integrated on a single System On Chip, including : a high pulse width resolution pulse programmer, a fully controllable transmitter, an acquisition module with real time digital signal processing, and storage of the acquired signal in an external memory, and a hardware debugger, in addition to embedded Linux applications that drive the spectrometer functionalities. This digital integration and miniaturisation brought noticeable performances of the spectrometers' overall functionality, especially in terms of sensitivity and portability. The designed spectrometer was successfully tested on several representative samples

Ce mémoire traite de la réalisation d'un dispositif expérimental permettant des expériences de RQN (Résonance Quadrupolaire Nucléaire) de l'azote-14. Dans un premier chapitre, nous rappelons les bases de la RQN d'un spin 1 (ce qui est le cas de l'azote-14). Le deuxième chapitre est consacré à une description du spectromètre. Ce chapitre comporte également une présentation des premiers résultats. Le chapitre 3 constitue l'ossature théorique de cette thèse avec des développements théoriques permettant de prévoir l'effet d'une impulsion de champ radio-fréquence. Nous nous sommes intéressés aux expériences de nutation et nous avons montré théoriquement et expérimentalement qu'il existe une différence notoire selon la symétrie du tenseur de gradient de champ électrique. Enfin, dans un dernier chapitre, nous présentons le résultat d'une série de simulations effectuées à l'aide d'un logiciel développé à l'Institut de recherche de Saint-Louis qui est le partenaire du laboratoire pour ces travaux
In this work we present a home-made experimental device devoted to Nitrogen-14 Nuclear Quadrupole Resonance experiments. In a first chapter we recall the basics of NQR in the case of a spin 1 (as this is the case for Nitrogen-14). The second part is essentially a description of the spectrometer. This part also includes the first experimental results that we obtained. Chapter three is the theoretical framework of this thesis with derivation of equations that express the effect of a radiofrequency pulse. We focus on the nutation curve and we show that there exist different behaviors according to the symmetry of the electric field gradient tensor. Experiments confirm this theoretical finding. In the last part, we present simulation results obtained with a software developed at ISL (Institut de recherche de Saint-Louis), this thesis being achieved within a partnership between the NMR methodologies group and ISL

La réalisation d'une instrumentation automatisée, bien adaptée aux problèmes de la résonance magnétique nucléaire des solides, a permis de rendre opérationnel et performant, le spectromètre RMN à impulsions existant au laboratoire. Ainsi l'adjonction d'un dispositif de variation thermique et l'implantation d'un logiciel de gestion, de conduite et de traitement du signal de précession libre, nous a permis d'effectuer des mesures comparatives des temps relaxation T1 et T1ro et du second moment en fonction de la température des composés: hexaméthylbenzène, hexaméthyléthane et de la zéolithe zsm-5

Ce travail porte sur la conception d'un spectrometre de rmn dans l'etat solide utilise dans une gamme inhabituelle de champ magnetique (0-17. 5 tesla). Apres une discussion des performances et des limites des spectrometres commerciaux disponibles, la description d'un programmateur d'impulsions (25 ns de resolution) et d'un analyseur de transitoire rapide, pilote par un microordinateur est discutee en detail. Le choix du langage de programmation, les problemes lies au transfert de donnees et les limitations qui en decoulent pour une repetition rapide de la sequence de rmn, sont bien discutes; le choix resultant, l'association du langage assembleur et d'asyst offre la possibilite de transformer un logiciel essentiellement monotache en un environnement multitaches et offre a l'experimentateur en rmn du solide les possibilites de traitement du signal dans un environnement de travail ouvert sur un microordinateur. Les performances de ce logiciel sont bien illustrees par des experiences specifiques sur les supraconducteurs a haute temperature

La méthode dite de "Résonance Nucléaire en Champ Nul" permet, en supprimant l'anisotropie due à la direction privilégiée que constitue le champ magnétique, mais en conservant la sensibilité élevée qu'il procure, d'obtenir sur des poudres des spectres où les couplages dipolaires et quadrupolaires apparaissent avec une résolution comparable à celle observable, en champ fort, seulement sur des monocristaux. Par une procédure de cyclage de champ appropriée, l'évolution transitoire des cohérences du système de spins sous l'effet des interactions nucléaires en champ magnétique nul, est enregistrée par ses effets en champ élevé sur le signal de RMN classique. En champ nul, une poudre ou son monocristal ont alors un comportement quasi-identique de par l'absence de direction privilégiée, et le contenu informatif du spectre est sensiblement plus riche que celui du spectre classique de poudre en champ fort. On décrit en détail le spectromètre de RMN en champ nul qui a été réalisé. On explore les possibilités et les limitations théoriques et instrumentales de cette méthode, en l'appliquant à l'observation d'interactions dipolaires (sur le proton et le phosphore), et quadrupolaires (deutérium), dans des sels hydratés et des cyclophasphazènes.

Le travail présenté dans ce mémoire comporte trois parties : la première est de nature informatique (réalisation d'un logiciel de gestion d'un spectromètre), alors que les deux autres sont de nature physico-chimique (étude de la relaxation croisée hétéronucléaire et amélioration des techniques d'imagerie par gradients de champ radiofréquence). L'originalité du nouveau système informatique réside dans l'utilisation de composants adaptés au déroulement d'une séquence RMN (tampon FIFO) et dans la possibilité de modifier facilement le logiciel lors du développement de nouvelles expériences. Le système actuel nous permet d'écrire toutes les séquences de spectroscopie et d'imagerie qui peuvent nécessiter une programmation particulière, et ceci à partir d'un simple calculateur de type Pc. Dans une deuxième étape, nous avons étudié la dynamique de deux systèmes organisés (phase cubique du cristal liquide de l'octanoate de potassium et système micellaire du perfluorooctanoate de césium) au moyen de mesures de paramètres de relaxation classiques et d'expériences HOESY (Heteronuclear Overhauser Effect SpectroscopY) filtrées. Nous avons montré que ces expériences, dans le cas du cristal liquide, étaient le seul outil permettant une détermination fiable des paramètres de relaxation croisée hétéronucléaire et également homonucléaire dans des systèmes présentant une quasi-dégénérescence des résonances protoniques. L'exploitation de ces données expérimentales ainsi que celles obtenues à d'autres valeurs du champ magnétique nous a permis de caractériser la mobilité et le degré d'organisation des chaînes aliphatiques. Quant au système perfluoré, des expériences HOESY 1H_ 19F ont conduit à préciser le comportement de l'eau au voisinage de la surface micellaire. La troisième étape de ce travail a été de transplanter les séquences d'imagerie par gradients B1 sur le nouveau système. La souplesse de celui-ci a permis d'améliorer les performances des séquences, en particulier par optimisation de la procédure d'acquisition. Ainsi, nous avons pu mettre en évidence l'immunité de cette microscopie vis à vis des variations de susceptibilité magnétique au sein de l'objet sous investigation. Nous présentons également l'imagerie de déplacement chimique et une nouvelle séquence d'imagerie ultrarapide permettant de réaliser des images à deux dimensions en quelques secondes.

Après avoir rappelé la théorie de la RQN et les facteurs qui l'influencent, on présente les spectromètres utilisés pour l'étude des résonances de l'azote-14 et du brome à 4,2 K. Une expérience de double résonance différée dans la s-triazine où les temps de relaxation sont longs, a permis d'apparier les raies ѵ+ et ѵ- ; elle a aussi permis de mettre en évidence des signaux d'émission avec les raies ѵ-. Dans le chlorure de cyanuryle, le spectre de RQN à 4,2 K a été complété par l'observation de deux raies nouvelles et dans la mélamine, neuf raies nouvelles ont été observées à cette température. Dans ThBr₄ , l'étude de la RQN du brome a pu être faite à 4,2 Ken utilisant une ligne demi-onde reliant la bobine r. F. Située dans le cryostat au spectromètre de superréaction ; nous avons ainsi pu observer, à cette température, la phase incommensurable déjà connue à température plus élevée
After a review of the theory of NQR and of factors that relate to it, the various kinds of spectrometers used to study Nitrogen-14 and Bromine NQR at 4. 2 K are described. A delayed double resonance experiment in s-triazine, where the relaxation times are long, allowed the ѵ+ and ѵ- in this substance lines to be paired. It was also possible to observe emission signals at the ѵ- lines. Complete NQR spectra of Cyanuric chloride and melamine were obtained by the observation of two new lines and nine new lines, respectively, at 4. 2 K. A Bromine NQR study of ThBr₄ was carried out at 4. 2 K by the use of a half-wavelength transmission line connecting the r. F. Coil in the cryostat to the superregenerative spectrometer. Thus, we were able to observe at this temperature the incommensurate phase which was already known to exist at higher temperature